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1bim技術的發展應用與優勢特點

目前，美國多個州的法律已經規定政府投資項目必須使用BIM技術。而在2010年，日本國土交通省也宣布全國各級政府投資工程將全面推行BIM技術。英國在2011年要求政府工程必須在5年內普及BIM技術。新加坡建設局計劃采用BIM技術的業者至2015年將達到80％。韓國則要求500億韓元以上的建筑項目至2015年必須采用BIM技術進行管理，并在2016年實現BIM技術在全部公共設施項目中的普及[2]。而澳大利亞buildingSMART組織受澳大利亞DIISRTE（DepartmentofIndustry,Innovation,Science,ResearchandTertiaryEducation,工業、創新、科學、研究和高等教育部）委托于2012年的《國家BIM行動方案》（NationalBuildingInformationModelingInitiative）也建議至2016年7月1日，政府建筑采購全部使用基于開放標準的協同信息交換BIM技術。因此，BIM技術不僅是一次建筑設計方法的集成化技術革命，也是一輪建筑師設計思路的整體性顛覆：二維幾何繪圖表現開始轉向了三維全信息構件信息模型集成；離散獨立設計逐步走向了協同全過程整體設計。而根據美國斯坦福大學CIFE中心（CenterforIntegratedFacilityEngineering，集成設施工程中心)針對32個項目的深入數字統計研究表明：使用BIM技術可避免40％的預算外更改，節省80％的造價估算耗時，壓低10％的成本價格，壓縮7％的項目工期[3]。通過使用BIM技術還可以提高造價估算精確度，減少差錯以及能源、資源消耗，并具有以下三點優勢：1）關聯協同的模型信息。BIM技術通過拓撲關系和三維幾何建構關聯協同的模型信息，全程整合設計信息與施工信息、管理信息：如構件名稱、材料特性、結構類別、形體關系；施工工序、成本進度、土方計算、人力控制；工程安全、材料耐久性能、維護成本等。2）識別更新的模型構件。在設計的全生命周期中，BIM技術支撐的信息模型對象是可識別更新的，系統統計分析模型構件信息，并生成關聯的文檔圖形和虛擬形體。同一構件模型能夠自動識別，在不同階段的構件對象修改都可同步整體更新。3）演化拓展的模型整體。BIM技術建立的模型整體概括了演化拓展的建筑全生命周期，設計中模型某個對象出現變更，與之關聯的模型構件都會自動得到拓展，二維圖紙與三維形體以及四維管理信息進行同步演化。

2當前工業建筑鋼結構改造的客觀局限性

鋼結構建筑屬于較為綠色環保的一類建筑，其迎合了可持續的建筑發展需要，已被廣泛應用于工業廠房改造建設中。同時，在應力幅度內的鋼結構具有良好彈性、韌性，具有較好的抗震性能。綜合而言，其發展前景樂觀，但由于材料、結構以及施工、設備特性，其長足發展受到一些客觀條件的限制。1）工業建筑改造成本高。由于工業建筑改造帶來建筑使用功能的變異，設計建造時的設計理論方法與改造后的功能有所不符，結構要求、空間使用要求、規范強制性條文要求也存在較大差異。所以，相對于新建建筑，工業建筑改造在設計初期必須對建造時的設計方案以及工業建筑現狀進行全面了解，延續地域文脈，如圖1所示。同時所需鋼材量大價高，導致整個改造工程需要耗費大量人力物力，成本相對較高。2）施工精確度要求高。工業建筑由于其使用功能要求，空間較為開敞，結構跨度相對較大，但外表皮圍護結構不太受重視且較為脆弱。因此，在進行鋼結構改造過程中普遍要對原有工業建筑外表皮進行處理，必需對保留的工業遺產進行創新性的改造設計，賦予其全新的功能，使其融入現代城市生活，實現復興與再生[4]。施工精確度必須較高才能達到預期改造效果，稍有不慎就會破壞原本希望保持的工業建筑風貌。3）鋼結構設計難度較大。結構造型設計相較于傳統梁板柱建筑較為復雜且成本較高。設計者必須對各種鋼結構構架形式，材料受力性能，以及結構荷載進行合理分析計算以獲取最優方案，其設計、施工以及維護難度相對較大。

3應用計算機模擬“BIM”技術進行工業建筑鋼結構改造項目優勢

通過“甩圖板”，我國建筑設計行業進行了第一次技術革命，計算機技術開始全面應用于原本依靠手繪的建筑設計領域，然而傳統設計軟件是針對于傳統設計的計算機信息平臺，其功能也大多只是為了支撐傳統設計流程，如圖2所示，容易形成信息孤島和斷層。而應用計算機模擬“BIM”技術的第二次技術革命將二維平臺轉化為三維、四維、乃至五維應用，在工業建筑鋼結構改造項目中具有傳統技術無可比擬的優勢。

3.1高效性——協調最優改造方案，顯著提升工程改造效率在工業建筑改造的鋼結構設計前期方案和初步設計階段，運用BIM技術可以協調建筑師、結構以及設備等各專業工程師，并在BIM模型中進行各專業沖突以及碰撞檢驗，靈活提供可實現的備選方案[5]。同時向工程甲方以及施工方提供3D模型，以便直觀對比得出最優化方案，進而可大幅度加快改造進度。

3.2經濟性——控制工程造價，擴展鋼結構工業建筑改造工程應用前景“BIM”平臺建立了與成本相關數據的時間、空間、工序的5D維度關系，優化人力資源配比，可將工作分解后利用項目調度系統優化鋼結構安裝方案，統籌完善工業建筑改造的成本控制，如圖3所示進行協作。在清晰表達造價關系的同時提供精確的成本信息，使實際成本數據得到高效處理分析，從而有效地控制鋼結構工業建筑改造成本較高這一實踐短板，擴展應用前景。

3.3便捷性——同步更改二維圖紙，降低結構二次設計難度利用BIM模型,三維建筑構件及方案的更改都可以在二維設計圖紙中進行同步更新。模型可自動生成同步的各層平面結構圖與剖面圖，快速完善導出2D結構條件圖，制作鋼結構的裝配節點詳圖[6]。各視圖下的修改內容（構件大小、位置）在關聯的配筋、大樣圖中自動更新，大大降低了設計變更以及細節更改帶來的結構二次設計難度。

3.4直觀性——參數化搭建裝配，可視化模擬四維模型BIM依托三維參數化軟件CATIA及相關二次開發技術,可以模擬建立與工程相應的節點系統，自動批量地進行鋼結構節點模型的創建，進而將鋼結構構件與節點模型結合，搭建完整鋼結構BIM模型，實現四維立體可視化，如圖4所示。

3.5安全性——全生命周期監控，增加工業廠房改造工程安全性能基于“BIM”平臺的建筑工程模擬，可以借助計算機整合各項工程數據，預測監控整個工業建筑鋼結構改造項目全生命周期的建筑具體情況[7]，并在早期設計階段發現后期真正施工階段以及實際使用時所會出現的各種問題，提前整合并處理后期隱患，減少不必要的能源損失和資源耗費，提高施工、實際使用以及后期維護的工程安全。

4結束語

在提倡社會與環境協調發展的大背景下，工業建筑的改造再利用得到了廣泛的重視實踐，從而使城市的灰色空間記憶得以留存與延續。雖然我國計算機技術起步較晚，但對BIM等技術的理論研究十分重視，而通過國家、行業、技術、企業層面的相互結合，利用計算機模擬BIM技術進行工業建筑鋼結構改造項目的設計、施工、管理必將具有廣闊的發展前景。

作者：王潤生王泉徐靜單位：青島理工大學建筑學院煙臺市建筑設計研究有限公司